MetaRbolomics4Galaxy

Die Profilerstellung und Quantifizierung kleiner Moleküle aus Massenspektrometrie-Daten (MS) ist eine wichtige Aufgabe in verschiedenen Disziplinen, z. B. Metabolomik (Biochemie), chemische Vielfalt (Ökologie und Biodiversität), Zusammensetzung und Kontamination von Lebensmitteln, Abwasseranalyse und Süßwasserüberwachung (Umweltforschung). Computergestützte Massenspektrometrie-Methoden bieten Werkzeuge und Algorithmen zur Quantifizierung und statistischen Analyse kleiner Moleküle im experimentellen Kontext. In einem zweiten Schritt werden auf der Grundlage von MS/MS-Daten die relevanten Metaboliten identifiziert oder mit Informationen zur Metabolitenklasse annotiert, um die experimentelle Hypothese (bio-)chemisch zu interpretieren.
Die weltweite Bioconductor-Community entwickelt und pflegt eine umfangreiche Sammlung von R-Paketen für die präzise und wiederholbare Analyse biologischer Daten aus verschiedenen Bereichen der Lebenswissenschaften. Die weltweite Galaxy-Community entwickelt das webbasierte Galaxy-Workflow-E-Research-Ökosystem, das es ermöglicht, Tools aus seinem „Toolsched“ entweder auf öffentlichen oder privaten Instanzen auszuführen, die häufig von institutionellen (z. B. dem Eurac Research HPC Cluster), regionalen (z. B. dem Cluster in Südtirol) oder nationalen HPC-Infrastrukturen wie dem de.NBI und ELIXIR-DE usegalaxy.eu Instanz an der Universität Freiburg. Die lokale Ausführung von Analysen ist besonders wichtig, um Analysen von gesundheitsbezogenen Daten auf individueller Ebene innerhalb des gesetzlichen Rahmens der DSGVO zu ermöglichen.
Im Rahmen des MetaRbolomics4Galaxy-Projekts werden wir ein Bioconductor-Paket-Ökosystem für die groß angelegte, cloudbasierte und reproduzierbare Metabolomik-Datenanalyse entwickeln und erweitern und dieses in das Galaxy e-Research-System integrieren. Benutzerfreundliche Anwendungen, die eine hochwertige und interaktive Visualisierung und Analyse ermöglichen, werden ebenfalls angepasst und in das Galaxy-System integriert. Ein Anwendungsbeispiel ist MetFamily, das am IPB Halle entwickelt wurde und eines der ersten Tools für die integrierte Analyse von Quantifizierungs-MS- und chemischen Charakterisierungs-MS/MS-Daten war. Zusätzlich zum Einsatz in globalen HPC-Infrastrukturen werden die entwickelten Tools auch auf regionalen HPC-Systemen installiert, um den Bedürfnissen lokaler Forscher gerecht zu werden und ihre Forschung zu unterstützen.
Wir werden bewährte Verfahren der Softwareentwicklung anwenden, darunter einen Upstream-First-Ansatz, kontinuierliche Integration für Code, Testabdeckung und Dokumentationsrendering sowie Software-Container für die Paketierung, einschließlich Software-Stücklisten, und den Einsatz von Hochleistungsrechnern, um die Analyse großer Datensätze zu erleichtern. 
Im Rahmen der Netzwerkaktivitäten werden diese bewährten Verfahren mit Entwicklern von Forschungssoftware in den Communities R, Galaxy und Metabolomics ausgetauscht.